CN105509887A - 真空紫外光谱采集装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种真空紫外光谱采集装置，包括测量光室，所述光谱采集装置进一步包括：循环单元，所述循环单元与测量光室相连通，并与所述测量光室构成循环气路；气路选择单元，所述气路选择单元设置在所述循环气路上，使所述测量光室选择性地连通循环气路和/或恒压单元；恒压单元，所述恒压单元设置在与所述循环气路相连的气体支路上；压力传感器，所述压力传感器用于监测测量光室的压力；控制单元，所述控制单元根据所述测量光室的压力变化调节所述气路选择单元。本发明还提供一种真空紫外光谱采集方法。本发明具有成本低、装置稳定、测量准确、自动恒压等优点。
Description
技术领域
本发明涉及光谱采集，特别涉及测量光室的压力自动控制的真空紫外光谱的采集装置及方法。
背景技术
真空紫外波段的光谱(波长200nm以下)在空气中传播时，会被空气中的氧气、水蒸气等物质吸收而无法传播，其采集、测量必须在真空系统或惰性气体环境下进行。采用真空系统的方式对光谱进行采集、测量，需要将系统抽真空，这就使得光谱仪必须具有很高的结构强度，且还会带来功耗、噪音等诸多不便之处。若采用惰性气体环境，一般采用吹扫或循环的方式，吹扫是在光谱仪工作过程中一直用惰性气体吹扫光路空间，此方式需要大量的惰性气体，浪费多、成本高，吹扫时间长，启动慢；循环是在光室内部充满惰性气体并使之循环，但此方式容易引起压力变化，进而引起折射率的变化，导致仪器光谱漂移严重，稳定性降低，测量结果准确性降低。为解决仪器内部压力变化问题，一般采用压力补偿方式，即当内部压力下降时，补充外部气源；当内部压强升高时，打开泄压阀，排出多余气体。此种方式受制于外部气源且外所述外部气源极易受到污染。
发明内容
为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种成本低、装置稳定、测量准确、自动恒压的真空紫外光谱采集装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种真空紫外光谱采集装置，包括测量光室，所述光谱采集装置进一步包括：
循环单元，所述循环单元与测量光室相连通，并与所述测量光室构成循环气路；
气路选择单元，所述气路选择单元设置在所述循环气路上，使所述测量光室选择性地连通循环气路和/或恒压单元；
恒压单元，所述恒压单元设置在与所述循环气路相连的气体支路上；
压力传感器，所述压力传感器用于监测测量光室的压力；
控制单元，所述控制单元根据所述测量光室的压力变化调节所述气路选择单元。
根据上述的光谱采集装置，优选地，所述循环单元为输送部件。
根据上述的光谱采集装置，优选地，所述光谱采集装置还包括：吸附剂，所述吸附剂设置在所述循环气路上。
根据上述的光谱采集装置，可选地，所述吸附剂通过自密封快速接头设置在所述循环气路上。
根据上述的光谱采集装置，可选地，所述恒压单元为缓冲腔体。
根据上述的光谱采集装置，优选地，所述恒压单元的压力高于所述测量光室内的压力。
本发明还提供一种真空紫外光谱采集方法，所述光谱采集方法包含以下步骤：
(A1)提供上述任一所述的光谱采集装置；
(A2)向测量光室内充入惰性气体，循环单元带动惰性气体在循环单元、测量光室间循环流动，形成循环气路；
(A3)控制单元接收到测量光室的压力变化，通过气路选择单元的切换使恒压单元连通所述循环气路，恒压单元与测量光室间的惰性气体定向流动；
(A4)测量光室的压力恢复正常值，通过气路选择单元的切换断开恒压单元与所述循环气路的连接。
根据上述的光谱采集方法，优选地，惰性气体中吸收紫外光的物质在循环过程中被吸附。
根据上述的光谱采集方法，可选地，测量光室和恒压单元间的气体流动方向通过输送部件或压差实现。
根据上述的光谱采集方法，优选地，步骤(A3)进一步包括：
若控制单元接收到测量光室的压力升高，调节气路选择单元，连通测量光室与恒压单元的气路，测量光室内的惰性气体通过输送部件作用进入所述恒压单元；
若控制单元接收到测量光室的压力降低，调节气路选择单元，恒压单元连通所述循环气路，恒压单元内的惰性气体因压差作用进入所述测量光室。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1、本发明采用惰性气体环境实现真空紫外光谱的采集，惰性气体用量少、成本低、启动快。
2、本发明采用气体循环和压力自动调节的方式，排除容易吸收真空紫外波段光谱的氧气、水蒸气等物质的干扰，同时无需借助外力，自动实现测量光室的压力恒定，防止光谱漂移，保证测量结果的准确性。
3、本发明在仪器内部自动实现压力恒定，无需引入外部气源或与外部环境进行气体交换，有效避免了外部干扰气体的引入，提高吸附剂的使用寿命。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是本发明实施例1的真空紫外光谱采集装置的结构示意图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1
图1示意性地给出了本实施例的真空紫外光谱采集装置的结构示意图，如图1所示，所述真空紫外光谱采集装置包括测量光室，所述光谱采集装置进一步包括：
循环单元，所述循环单元与测量光室相连通，并与所述测量光室构成循环气路；
气路选择单元，所述气路选择单元设置在所述循环气路上，使所述测量光室选择性地连通循环气路和/或恒压单元；
恒压单元，所述恒压单元设置在与所述循环气路相连的气体支路上；
压力传感器(图中未示出)，所述压力传感器用于监测测量光室的压力，并将压力信息传送到控制单元；
控制单元，所述控制单元根据所述测量光室的压力变化调节所述气路选择单元。
进一步的，所述循环单元为输送部件，带动惰性气体循环流动。
为了排除惰性气体中可能含有的氧气、水蒸气等物质吸收真空紫外波段光谱而影响光谱的采集、测量，故:
进一步地,所述光谱采集装置还包括吸附剂，所述吸附剂设置在所述循环气路上，气体循环流动的同时通过吸附剂吸附除去易吸收真空紫外光谱的物质。
光谱采集装置在使用过程中，气体的少量泄漏、温度变化、与外界环境的气体交换等因素均会引起压力变化而导致光谱漂移，为了保证装置的气密性，排除装置与外界环境的气体交换，故：
进一步地，所述恒压单元为缓冲腔体，腔体内为惰性气体，避免装置与外界环境的气体交换。
为了保证恒压单元内的惰性气体顺利进入测量光室，故：
进一步地，所述恒压单元的压力高于所述测量光室内的压力。
本实施例还提供一种真空紫外光谱采集方法，所述光谱采集方法包含以下步骤：
(A1)提供本实施的真空紫外光谱采集装置；
(A2)向测量光室内充入惰性气体(不吸收紫外光谱的气体，如氮气、氩气等)，循环单元带动惰性气体在循环单元、测量光室间循环流动，形成循环气路，惰性气体中易吸收紫外波的物质在循环过程中被吸附；
(A3)控制单元接收到测量光室的压力变化，通过气路选择单元的切换使恒压单元连通所述循环气路，恒压单元与测量光室间的惰性气体定向流动；
(A4)测量光室的压力恢复正常值，通过气路选择单元的切换断开恒压单元与所述循环气路的连接，惰性气体在循环气路上循环流动。
压力传感器监测所述测量光室的压力，控制单元根据测量光室的压力变化对气路选择单元进行调节，故：
进一步地，步骤(A3)包括：
若控制单元接收到测量光室的压力升高，调节气路选择单元，断开循环气路，连通测量光室与恒压单元的气路，测量光室内的惰性气体在输送部件的作用下进入所述恒压单元；
若控制单元接收到测量光室的压力降低，调节气路选择单元，恒压单元连通所述循环气路，恒压单元内的惰性气体因压差作用进入所述测量光室。
实施例2
本发明实施例1的真空紫外光谱采集装置及方法的应用。在该应用例中，循环单元为隔膜泵，吸附剂通过自密封快速接头设置在循环气路上，使得后续在更换吸附剂时不会对测量光室的压力产生影响。气路选择单元包括二个电磁阀，即，设置在循环气路上的第一电磁阀，设置在恒压单元与循环气路相连接的气体支路上的第二电磁阀。恒压单元为缓冲腔体，缓冲腔体内充满惰性气体。
真空紫外光谱采集装置的测量光室的压力自动调节方法如下：压力传感器监测测量光室的压力，控制单元根据压力变化调节气路选择单元的二个电磁阀。在真空紫外光谱采集装置正常运行时，设置在循环气路上的第一电磁阀打开，连接缓冲腔体的第二电磁阀关闭，利用隔膜泵将测量光室内的惰性气体抽出并经吸附剂吸附后，将容易吸收真空紫外波段光谱的物质吸收，保证测量光室内气体纯净。当压力传感器检测到测量光室的压力升高时，控制单元控制第一电磁阀关闭，第二电磁阀打开，缓冲腔体连通测量光室，利用隔膜泵将测量光室内部的气体抽出进入缓冲腔体，降低测量光室的压力；压力传感器检测到测量光室的压力恢复设定值后，关闭第二电磁阀，打开第一电磁阀，惰性气体在循环气路上继续循环吸附。当压力传感器检测到测量光室的压力降低时，控制单元控制第二电磁阀打开，缓冲腔体内的气体因压差作用进入循环气路后被带入测量光室，压力传感器检测到测量光室的压力升高至设定值后，关闭第二电磁阀。
在本实施例中，测量光室内部的气体通过循环单元，即隔膜泵的作用进入缓冲腔体，在此种方式下，在测量光室的气体被隔膜泵抽入缓冲腔体时，需要断开循环气路。当然，也可以通过在缓冲腔体与循环气路相连接的气体支路上另外设置抽气泵，这样可以在不断开循环气路的情况下将测量光室内的气体抽入缓冲腔体。
实施例3
本实施例提供一种真空紫外光谱采集装置，与实施例2不同的是，所述真空紫外光谱采集装置在循环气路、循环气路与缓冲腔体的气体支路上设有流量控制单元，调节气体流量，避免压力调节过程中气路上的压力变化过大；所述流量控制单元可以是球阀或限流阀。
实施例4
本实施例提供一种真空紫外光谱采集装置，与实施例1不同的是，为了减小恒压单元的体积，同时延长恒压单元的维护周期，故：
进一步地，所述真空紫外光谱采集装置还包括惰性气体气源，所述惰性气体气源与恒压单元相连通，为所述恒压单元提供惰性气体。
上述实施方式不应理解为对本发明保护范围的限制。本发明的关键是：采用循环单元与恒压单元，通过自动控制获得测量光室的高纯惰性气体环境和恒压环境，对紫外光谱进行采集。在不脱离本发明精神的情况下，对本发明作出的任何形式的改变均应落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种真空紫外光谱采集装置，包括测量光室，其特征在于：所述光谱采集装置进一步包括：
循环单元，所述循环单元与测量光室相连通，并与所述测量光室构成循环气路；
气路选择单元，所述气路选择单元设置在所述循环气路上，使所述测量光室选择性地连通循环气路和/或恒压单元；
恒压单元，所述恒压单元设置在与所述循环气路相连的气体支路上；
压力传感器，所述压力传感器用于监测测量光室的压力；
控制单元，所述控制单元根据所述测量光室的压力变化调节所述气路选择单元。
2.根据权利要求1所述的光谱采集装置，其特征在于：所述循环单元为输送部件。
3.根据权利要求1所述的光谱采集装置，其特征在于：所述光谱采集装置还包括：吸附剂，所述吸附剂设置在所述循环气路上。
4.根据权利要求3所述的光谱采集装置，其特征在于：所述吸附剂通过自密封快速接头设置在所述循环气路上。
5.根据权利要求1所述的光谱采集装置，其特征在于：所述恒压单元为缓冲腔体。
6.根据权利要求1所述的光谱采集装置，其特征在于：所述恒压单元的压力高于所述测量光室内的压力。
7.一种真空紫外光谱采集方法，所述光谱采集方法包含以下步骤：
(A1)提供权利要求1-6任一所述的光谱采集装置；
(A2)向测量光室内充入惰性气体，循环单元带动惰性气体在循环单元、测量光室间循环流动，形成循环气路；
(A3)控制单元接收到测量光室的压力变化，通过气路选择单元的切换使恒压单元连通所述循环气路，恒压单元与测量光室间的惰性气体定向流动；
(A4)测量光室的压力恢复正常值，通过气路选择单元的切换断开恒压单元与所述循环气路的连接。
8.根据权利要求7所述的光谱采集方法，其特征在于：惰性气体中吸收紫外光的物质在循环过程中被吸附。
9.根据权利要求7所述的光谱采集方法，其特征在于：测量光室和恒压单元间的气体流动方向通过输送部件或压差实现。
10.根据权利要求7所述的光谱采集方法，其特征在于：步骤(A3)进一步包括：
若控制单元接收到测量光室的压力升高，调节气路选择单元，连通测量光室与恒压单元的气路，测量光室内的惰性气体通过输送部件作用进入所述恒压单元；
若控制单元接收到测量光室的压力降低，调节气路选择单元，恒压单元连通所述循环气路，恒压单元内的惰性气体因压差作用进入所述测量光室。
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